光传感器制造技术

易腐货物接收到的光剂量是确定这些货物的使用期限的重要参数。本发明专利技术描述了一种光传感器(30)，具有根据接收到的光剂量改变其材料特性的光敏元件(18)。这种变化可以通过光传感器中的电极(12、14)电检测。由于材料特性的变化是永久的，因此这不需要存储器来存储表示光传感器接收到的光剂量的值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光传感器。
技术介绍
RFID (射频标识)是指将电子装置(通常被称作RFID标签)包含在目标中(货物或生命体)。该装置用于从目标向读取器利用射频来传输信息。RFID标签典型地包括用于对射频(RF)信号进行调制和解调的RFID发射机，用于接收和发送信号的RFID天线，以及用于存储和处理信息和其他专用功能的集成电路。RFID标签在包含允许它们独立操作的电源的情况下是有源的的，或者在从外部源引入(典型地，经由RFID读取器本身)电力的情况下是无源的的。RFID传感器是RFID标签的具体变型。典型地，RFID标签用于标识目的。通过将传感器集成到RFID标签中，更多功能变得可用。在RFID传感器的应用中，在供应链中特定产品的使用期限期间，对该特定产品所暴露的环境条件进行跟踪，然后将该环境条件发送至RFID读取器。集成传感器的使用实现了对易腐产品所暴露的环境条件进行监控。利用适当的算法，可以将上述数据转换成对剩余使用期限的估计。为了使RFID传感器在经济上更可行，传感器的价格必须显著低于要监控的产品的价格。易腐产品的全球年浪费的成本总计接近350亿美元。这包括食品、饮料、花卉、药物、疫苗、血液和化学制品。冷藏链表示这些产品从生产、运输和存储到最终用户的冷藏和控制供应链。通过对易腐产品加智能标签，可以避免大量浪费。产品和容器上的RFID标签包括针对许多环境参数(例如，温度、湿度、A/C02浓度和pH)的传感器。光剂量是影响易腐货物的质量和使用期限的极重要参数(例如参见，Nicola Ε· Fontana，Cultivation management on the farm influences postharvest quality and safety, International Conference on Quality Management of Fresh Cut Produce, 2007)。集成到RFID传感器中的光传感器对特定货物接收到的光剂量进行监控。必须存储该信息，直到发生RFID读取。为了存储传感器读数，需要存储器。然而，使用存储器具有一些缺点；例如，需要电源来对数据进行编程或者将数据存储在存储器中，此外，电路更加复杂，导致更高成本的传感器。因此，需要开发一种更经济的光传感器。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种光传感器，包括光敏元件，被配置为对暴露于光作出反应；第一电极和第二电极，用于测量对光敏元件的材料特性加以指示的值，其中所述值表示光敏元件接收到的光剂量。光敏元件对光作出的反应根据接收到的光剂量来改变光敏元件的材料特性。材料特性的变化是永久的，永久意味着被改变的特性保持在新状态下达到长到足以允许读出的持续时间。这种变化可以通过对第一与第二电极之间的光敏元件的电特性的变化的检测来检测，第一与第二电极之间的光敏元件的电特性的变化与光敏元件的物理或机械变化相关联。改变的材料特性意味着光敏元件用作存储器，存储光传感器接收到的光量。这意味着不需要传统存储器或电源。根据本专利技术的实施例，光敏元件包括聚合物。使用聚合物允许使用标准CMOS工艺来制造传感器。在另一实施例中，聚合物是光刻胶，例如，在CMOS工艺中使用的OiR 620-09、OiR 620-10, OiR 620M-10、M91Y-450、JSR M91Y DUV 或TOK 3150MUV、I-AC77-R168-330。在本专利技术的实施例中，光敏元件被配置为在暴露于光时减小厚度。例如，可以通过第一电极与第二电极之间的电阻或电容变化电检测减小量。在本专利技术的另一实施例中，光传感器被配置为使得光敏元件的介电常数根据光敏元件接收到的光剂量而变化，一直到最大剂量。例如，可以通过测量第一电极与第二电极之间的电容电检测介电常数的变化。一旦已经接收到最大光剂量，传感器就饱和。附图说明现在参照附图，仅通过示例描述本专利技术的其他实施例，在附图中图1示出了根据本专利技术第一实施例的光传感器。图2示意了根据本专利技术另一实施例的光传感器。图3A示出了根据本专利技术另一实施例的光传感器。图;3B示出了图3A的光传感器的截面图。图4A至4D示意了根据本专利技术另一实施例的制造光传感器的步骤。图5A和5B示出了在用于监控光剂量之前或之后的图4A至4C的实施例。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术实施例的光传感器10的截面图。可以将第一电极12和第二电极14沉积在衬底16上。将光敏元件18 (可以是聚合物)沉积在第一电极12与第二电极14之间。在操作中，在第一电极12与第二电极14之间可以采用电测量，电测量指示光敏元件18的材料特性。当光敏元件暴露于光时，光敏元件18的材料特性会发生变化。这种变化可以由光的相互作用引起，光的相互作用使材料中的一些化学键断裂。可以通过在光传感器10的第一电极12与第二电极14之间进行第二电测量来检测这种变化。因此，光敏元件18暴露于光之前所测量的第一值与光敏元件18暴露于光之后所采用的第二测量之间的差异表示光传感器10接收到的光剂量。光敏元件18可以由特性根据电检测到的光剂量而变化的任何材料制成，并且这种变化持续足够长的持续时间，使得可以对暴露于光之前与暴露于光之后的值变化进行检测。这种材料的示例是聚合物，例如，光刻胶，聚合物的特性(例如，介电常数和电阻率) 会在材料暴露于光时发生变化。一旦光剂量超过了最大值，光敏元件就会饱和，因此不会测量到进一步变化。所进行的第一和第二测量例如可以是对第一电极12与第二电极14之间的电阻或电容值的测量。第一电极12和第二电极14可以由诸如金属(例如，铝或铜)或合金之类的任何适合的导电材料来形成。衬底16可以由适合于沉积电极和聚合物的任何材料来形成。例如，衬底16可以由硅或在硅的顶部沉积的层来形成，例如，形成晶体管的层、金属化层、介电层、或在集成电路形成中通常使用的任何其他层。第一电极12、第二电极14和光敏元件 18可以使用标准CMOS工艺技术来形成，例如，蒸发沉积或溅射。第一电极12、第二电极14以及电极之间间隔的尺寸可以通过CMOS标准工艺规则来确定。CMOS 14工艺的示例范围为宽度在50nm与IOum之间的第一电极12、宽度在50nm 与IOum之间的第二电极14、以及范围在50nm与IOum之间的电极间隔。图2A和2B示出了根据本专利技术另一实施例的光传感器20的截面图。将第一电极 12和第二电极14沉积在衬底16上。在第一电极和第二电极的顶部沉积光敏层，以形成光敏元件18。该层也可以邻近衬底16。在操作中，在光传感器20暴露于光源下之前，在第一电极12与第二电极14之间采用电测量，电测量表示光敏元件18的材料特性。当光传感器 20暴露于光时，光源可以使光敏元件18中的至少一些化学键断裂。这会引起光敏元件18 减小厚度，减小厚度的效果是改变光敏元件18的电特性，这是因为减小厚度可以引起电阻或电容的变化。电阻或电容的这种变化可以通过第一电极12与第二电极14之间的另一测量来检测。光传感器20暴露于光源下之前的读数与光敏元件暴露于光源下之后所获得的读数之间的电测量差异表示光传感器20接收到的光剂量。测量的电容变化例如可以是几个 PF。测量的电阻变化例如可以是暴露于光源下之前电阻值的10%本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光传感器（１０），包括：光敏元件（１８），被配置为对暴露于光作出反应，第一电极和第二电极（１２、１４），用于测量对光敏元件的材料特性加以指示的值，其中，所述值表示光敏元件接收到的光剂量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·蒂奥·卡斯特罗，奥瑞利·休伯特，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL